基于影响域的群岛选取方法

针对当前海图制图综合中岛屿手工选取作业效率低,选取结果受制于作业人员业务水平和工作态度等不足,提出了一种基于影响域的岛屿自动选取方法。首先,分析了群岛选取的一般原则、方法、步骤;然后,引入影响域这一概念,通过定义岛屿影响域,创建了岛屿影响域模型;最后,设计了影响域覆盖范围最大的轮次选取规则,实现了岛屿的自动选取。实验结果表明:该方法实现了岛屿的自动选取,且选取结果的优劣与影响域的半径设置有关。     

岛屿制图综合方法研究

在分析岛屿的制图特点的基础上,提出了岛屿自动综合的原则和方法。介绍了研究成果应用情况及其局限性,指出了在现有技术条件下取得突破的方向。     

WAVEWATCH-Ⅲ海浪模式中岛屿次网格效应的检验与比较

综合利用水深数据和高分辨率海岸线数据,在优化WAVEWATCH-Ⅲ模式计算网格的基础上,发展了波能通量穿透度系数自动计算方法,完善了岛屿次网格地形效应计算方案;并与直接提高网格空间分辨率来分辨多岛屿地形处理方案的计算效果进行对比研究。表明:岛屿次网格效应方案充分体现了海岸和多岛屿地形对海浪传播的影响,且主要是对低频海浪能量的抑制和阻碍作用,对模式计算结果有明显改善;在低分辨计算网格中考虑岛屿次网格效应时,模式对有效波高的计算精度与高分辨率网格的结果精度相当,且计算效率有显著提高。     

基于改进Alpha Shape算法的点云数据岛屿边界提取

针对机载LiDAR点云的岛屿岸线提取过程复杂、附属岛屿岸线难以提取等问题,提出一种基于改进Alpha Shape算法的点云数据岛屿边界提取方法。首先利用布料模拟滤波算法剔除非岛屿点云数据,通过欧式聚类进行不同岛屿的提取,再将岛屿点云数据投影至二维平面,并根据岛屿点云构建格网。在此基础上使用自适应Alpha Shape算法,对提取出的岛屿点云进行边界提取,即可得到岛屿的岸线轮廓。选取新西兰的玛提尤/萨姆斯岛作为研究区域,并将本文算法与Alpha Shape算法进行对比,结果表明：本文算法提取岛屿边界点云的精准度为97.78%,可以准确地提取岛屿岸线,为海岛规划提供参考。     

大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟

本文提出了一种系统地分析大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟方法,以及只有有限代表点位的计算区域内的潮汐和潮流资料的分析方法。建立了适用于复杂的多岛屿海域上平面二维潮波数值计算模型的选择及网格自动剖分方法。通过对长海县长山群岛海域潮流场的模拟,验证了此方法在计算规模大而又要求局部分辨率高的潮流场时,该方法效率高,经济合理,灵活方便。     

海图面状要素注记字级的自动确定

目前,海图面状要素注记字级的确定通常取决于海图制图资料,需要人工判定,工作效率低、注记字级很难保持协调统一的问题。以海图上的岛屿和群岛为例,从模拟人脑思维的方式出发,通过对已出版海图上大量岛屿和群岛的图上面积计算及相应字级的统计分析,构建了面积与注记字级关系模型,并将这一关系模型应用到面状要素注记字级的自动确定中。实验表明,该方法根据海图面状要素图上面积的大小自动给出了合适的字级,保持了整幅海图注记字级的协调统一,且执行效率较高。     

带有侧摩擦和底摩擦的绕岛理论

绕岛理论来自于Sverdrup理论，被广泛用于估计和分析通过岛屿之间海峡的输运情况。以往的研究得到了带有侧摩擦或底摩擦的单岛理论或多岛理论。本文在线性情况下考虑了风驱动环流下的解析模型。在同时考虑侧摩擦和底摩擦的情况下，推导出了岛屿周围输运流函数的解析解，并给出了通过岛屿之间通道的流量输运。其结果与Wajsowicz相似，但摩擦常数表示不同的值。从解析解上看，摩擦常数与侧摩擦和底摩擦之间的关系比较复杂，为了推导出它们之间的相互作用原理，本文在正压β平面上随机选取了一些侧摩擦和底摩擦的值。结果表明，在构成摩擦常数方面，侧摩擦和底摩擦近似呈线性关系。我们研究了宽度对通道输运值的影响，结果表明摩擦在一定宽度内提高了流量，这种现象和只考虑侧摩擦时比较相似。本文也比较了在不同深度下的流量，发现当水平涡粘性系数和底部拖曳系数固定时，水深越大，输运减少率越小。为了进一步揭示侧摩擦和底摩擦耗散的联合作用，在两个岛屿的情况下，本文在不同宽度的通道中与Wajsowicz的只考虑底摩擦或侧摩擦的模型进行了比较。结果表明，当通道比较窄，尤其是在小于Munk边界层厚度时，侧摩擦的作用大于底摩擦。当通道宽度远大于Munk边界层厚度时，底摩擦的作用大于侧摩擦。将模型应用到印尼贯穿流，得到大约20%的输运减少量。     

航标空间影响域模型的构建及自动选取应用

针对当前航标选取主要依靠经验和手工方法实施,选取时难以将航标各属性当成一个整体来考虑的现状,分析了航标空间属性的关联性,构建了航标的空间影响域模型,并探索了其在航标自动选取中的应用。实验结果表明:可以通过构建空间影响域模型来定量化表示航标的有效影响范围;空间影响域模型可以用来实现航标的自动选取。     

岛屿岛礁海域海浪能谱模型研究进展

波浪能谱模型在岛屿岛礁海域的波浪预报研究和海洋工程中应用广泛,但存在模式计算格点无法充分体现岛屿岛礁的复杂地形特征和很难刻画波浪受到岛屿岛礁影响发生变形物理过程等两个关键问题。多重网格嵌套方案、岛屿次网格地形效应计算方案以及非结构网格、无网格、动态自适应四叉树网格等技术在体现岛屿岛礁复杂地形方面取得了较好的效果;将相位解析模型与波浪能谱模型优势互补是提高能谱模型对岛屿近岸波浪变形物理过程计算能力的一个有效方法。开展球坐标系下波作用密度谱方程的自适应四叉树网格求解方法研究,借鉴相位解析模型最新成果完善能谱模式的绕射、反射、底摩擦等物理过程,是提高岛屿岛礁海域海浪精细预报技术水平的前沿性、探索性研究方向。     

闽东北沿海港湾岛屿测站风分布特征及预报指标站的选取

基于2011—2013年福建省宁德市港湾岛屿自动站观测的风的资料,统计分析3 a港湾岛屿风力的时空分布特征,结果表明:港湾岛屿各站的空间分布极为不均,具有明显的区域性差异,局地性特征突出。测站的主导风向以东北风为主,各地风向差异明显。大风风速的季节变化相对来说比较平缓,季节间的差异不大。大风风向的季节变化,冬、秋、春季盛行东北风,夏季则以西南风为主导。此外,通过对资料的完整性、可用性、服务的重要性、站点的地理分布和相关性等因素深入分析,对比论证自动站大风探测资料的代表性和适用性,确定宁德市港湾岛屿大风预报区域自动站的24个代表站,作为预报风力的指标站,将自动站纳入天气预报指标体系,以便对港湾岛屿风力预报进行精细化研究。     

一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法

针对当前海图抽选过程由于缺乏有效的海图抽选算法,而造成抽选效率不高甚至有可能漏选海图的问题,按照海图抽选原则并利用海图比例尺及海图覆盖区域信息,对船舶航行区域进行分级处理,提出了一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法,阐述了该算法的基本思路和实现步骤,并通过实验验证了该算法的可行性。     

海南万宁岬湾海岸海滩稳定性研究

岬湾海岸海滩的稳定性及其演变是砂质海岸研究的重要内容。基于多期遥感影像、海滩沉积物粒度分布,并采用岬湾海滩平衡形态模型(MEPBAY),分析探讨了海南岛东部万宁4个典型岬湾海岸海滩的稳定性及其模型的应用。研究表明,除东澳湾凸角处于不稳定状态,其余海岸处于静态或准静态平衡状态;岬湾海滩沉积物粒度在遮蔽段和开敞段有明显的差异,相邻海滩之间没有明显的泥沙交换,每个岬湾海滩都是相对独立的地貌单元;模型中上岬角控制点选取应考虑岛礁及水下礁坪;抛物线模型可以拓展应用于有离岸岛情况下的海湾。研究成果可为岬湾海滩的稳定性评估和管理提供科学依据。     

A Method for Automatically Selecting Aids to Navigation Based on their Spatial Influence Domains

To address the limitations of manually selecting aids to navigation (AtNs) on charts, a method for automatically selecting AtNs based on their spatial influence domains (SIDs) is proposed. First, the associations between the spatial attributes of an AtN are analyzed. Second, an SID of the AtN is defined, and a model of the SID is constructed based on the associations between the spatial attributes. Third, the importance of the location of the AtN is weighted based on the SID model. Fourth, an algorithm to automatically select AtNs based on the maximum coverage of the SIDS of preselected AtNs is developed. Finally, several AtNs are selected automatically using the algorithm. The experimental results demonstrate that (1) the proposed method can automatically select AtNs and the results comply with the requirements; (2) the automatic selection can eliminate the human-induced errors or the inconsistent results of manual selections from different operators; and (3) the efficiency of the proposed method is higher than that of current manual methods.     

基于CUBE算法的多波束测深数据自动处理研究

对CUBE算法自动处理多波束测深数据的模型建立、格网节点的多重估计和最优估值选取准则进行了详细介绍,深入分析了多重估计的实用性,并通过实测数据对该算法进行实现.利用了抗差Kalman滤波改进CUBE算法.通过模拟数据对改进的CUBE算法进行实验,验证了算法改进的必要性.     

港珠澳大桥人工岛水下滩槽演变的数值模拟与工程检验

港珠澳大桥地处伶仃洋的湾口水域,东、西人工岛分别位于伶仃洋大濠深槽两侧。人工岛水域水深流急,潮流正面冲击人工岛,易造成人工岛海域水下地形发生大的变化与调整,最终形成以人工岛为中心的局部滩槽新格局。在大桥工程设计阶段,采用伶仃洋二维潮流泥沙数学模型,对人工岛建设后的伶仃洋水沙环境和水下地形冲淤进行了模拟计算。模型预测结果表明,人工岛对伶仃洋水域的水沙环境影响集中在人工岛上、下游各5 km水域内,人工岛呈冲刷趋势,岛体上下游形成以岛为中心的梭状淤积体。人工岛建设10年前后的水下地形冲淤变化结果表明,人工岛建设引起的海床冲淤变化趋势与数学模型预测结果基本一致,此为当初采用的数学模型预测效果提供了良好的佐证。     

基于SIFT+FSC算法的遥感图像自动匹配

为提高遥感影像间自动匹配的精度,采用SIFT(scale invariant feature)算法进行特征提取以及初匹配,并利用RANSAC(random sample consensus)和FSC(fast sample consensus)算法进行局外点剔除,分析剩余点的数量和分布情况。经过实验对比,基于SIFT+FSC算法,可以获取足够数量且分布均匀的匹配点对,实现遥感图像自动化的精确匹配,为影像的批量自动校正处理提供了解决思路。     

Reducing Environmental Impact of Aggregate Excavation in Small Tropic Pacific Islands

Excavating sands and gravel on land in combination with constructing reservoirs for storing fresh water is an ideal approach in atolls. Appropriate mining of gravel from the prograding gravel beach is acceptable. Digging reef rock close to the edge of the wide ocean reef flat without surface loose sediments on it or sand beach can be accepted. Excavating sand from some depths in lagoon is a scientific approach particularly important for urbanized atolls. However, selecting appropriate sites for mining sand other than at some depths in lagoon is suitable to rural islands without dense populations. These sites include up drift side of long groin on the reef flat,partly filled access channel-port, outlet of artificial channel and lagoon margin on the prograding coast.     

A System for Fast Cartographic Sounding Selection

Soundings on nautical charts provide information about the shape of the ocean bottom between chart depth curves. A single chart may have thousands of soundings posted on it. This article describes a system for automatic cartographic sounding selection. In this system, a new algorithm for automated selecting soundings is developed. The algorithm is employed in such a way that it can guarantee (a) fast and accurate selecting sounding, (b) processing the circular depth curves, (c) solving the overplotting problems between depth curves and soundings, and (d) keeping selected soundings “prettier.” The system was intensively tested using real data sets, and its superiority has been revealed by the testing results.     

系统发育多样性和系统发育结构在岛屿植物群落保护中的意义：以福建沿海19个岛屿为例

为了探讨福建沿海岛屿植物多样性的形成与维持机制,本研究在福建近岸有居民岛屿前期调查资料的基础上,补充部分无居民岛屿植物多样性及环境和人口密度调查数据,从物种多样性和系统发育多样性两方面比较了19个岛屿植物多样性及其影响因素。结果表明,岛屿面积是影响植物物种丰富度(species richness, SR)和Faith系统发育多样性(phylogenetic diversity, PD)最重要的因素,纬度和年均降水量也有一定影响。19个岛屿系统发育结构倾向于聚集,植物群落的构建可能主要受到环境因素和人类活动干扰影响。地理距离对岛屿间植物群落系统发育β多样性的变化影响不显著。建议对PD较高的东山岛、粗芦岛、南日岛、湄洲岛、厦门岛、平潭岛、三都岛进行重点保护,并结合实际情况针对各岛屿功能定位制定保护和开发利用方案。本研究可以为多层次的多样性评价指标应用于岛屿植物多样性评估以及群落构建机制分析提供参考,也可以为岛屿生物多样性保护策略的制定提供理论依据。     

A System for Fast Cartographic Sounding Selection

Soundings on nautical charts provide information about the shape of the ocean bottom between chart depth curves. A single chart may have thousands of soundings posted on it. This article describes a system for automatic cartographic sounding selection. In this system, a new algorithm for automated selecting soundings is developed. The algorithm is employed in such a way that it can guarantee (a) fast and accurate selecting sounding, (b) processing the circular depth curves, (c) solving the overplotting problems between depth curves and soundings, and (d) keeping selected soundings “prettier.” The system was intensively tested using real data sets, and its superiority has been revealed by the testing results.